汽车系统动力学kejian.pptx

汽车系统动力学; 第一章 概述;第一章 概述;第一章 概述;第一章 概述;4.内容： 研究内容范围很广，包括车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有车辆垂向和横向动力学内容。及行驶动力学和操纵动力学。行驶动力学研究路面不平激励，悬架和轮胎垂向力引起的车身跳动和俯仰运动；操纵动力学研究车辆的操纵稳定性，主要是轮胎侧向力有关，引起的车辆侧滑、横摆、和侧倾运动。 ①纵向动力学 驱动力，行驶阻力，制动力，ABS,CTS ②行驶动力学 汽车舒适性内容，1/4车，整车建模分析 ③操纵动力学 车辆转向特性，稳定裕度：bKr-aKf;50年代，随着科技的发展，控制论，系统论理论体系的建立，人们的思想有了质的飞跃，系统的观点引入汽车产生了汽车系统动力学。此时把汽车看作为系统，系统中，汽车对人产生影响，人对汽车产生作用。人-车-路作为一个系统看待，汽车系统动力学产生分支，可分为：汽车地面力学、汽车轮胎力学、汽车空气动力学、汽车操纵动力学、人机工程学。 80年代国际上成立了车辆系统动力学学会（ Vehicle System Dynamics，简称VSD），总部设在荷兰，定期出版刊物《Vehicle System Dynamics》并举行学术年会，发表了大量的必威体育精装版研究成果，使汽车动力学的研究发展到一个崭新的阶段。 ;5.发展趋势： 车辆动力学研究由被动元件设计转变为采用主动控制来改变车辆动态性能。随着多体动力学的发展及计算机技术的发展，使汽车系统动力学成为汽车CAE技术的重要组成部分，并逐渐朝着与电子和液压控制、有限元分析技术集成的方向发展。 一、车辆主动控制 车辆控制系统的构成都将包括三大组成部分，即控制算法、传感器技术和执行机构的开发。而控制系统的关键，控制律则需要控制理论与车辆动力学的紧密结合。 二、多体系统动力学 MX=F 动力学分析软件 三、“人—车—路”闭环系统和主观与客观的评价 对操纵动力学进行璧还控制研究，研究驾驶员模型;§1.3 汽车系统动力学的研究方法和理论基础 1.研究方法 把实际问题抽象并转化为简化的模型，即建模。 ①物理模型：物理本质相同，形状尺寸有别 模型的分类： ②力学模型：经过简化后的物体实际受力模型 ③数学等效模型：动态行为的数学形式是相同的，可用等效的常系数微分方程来描述 数学模型有理论建模和试验建模两类： a.理论建模是指从机械结构的设计图样出发，作出必要的假定和简化，根据力学原理建模。; 系统分析法 理论方法： 状态空间法 健合图法 b.试验建模包括系统识别和参数识别。 模态分析法 参数识别法 c.计算机方法： 有限元法；多体动力学法 2.理论基础 ①力学体系：牛顿定律，达朗贝尔原理，动量定理，动量矩定理，拉格朗日方程，虚功原理 ②线性系统理论和现代控制系统理论;汽车动力学参考书目;第二章 建模方法及汽车模型 ;模拟计算分析。计算和研究的目的是研究系统的固有动态特性（自由振动）和受迫振动特性（频率响应特性）。 模拟计算分析包括两个方面： ① 解析分析：利用工程数学方法并辅以相应的程序计算 ②仿真分析：利用CAD实体模型用动态仿真软件—虚拟仿真技术 通常在计算分析中系统参数数据的获取方法： 实测法：利用相关仪器测量参数 传统计算法：根据几何尺寸确定参数（如质量、惯性矩、弹性系数减振系数）; §2.1 汽车常用简化模型分析 通常在进行汽车建模分析时，把汽车分成三个部分考虑：车身、车架、车桥。汽车的部件看成刚体，且质量集中于质心位置。由于汽车沿纵向平面看横向布置几乎是对称的，因此可以把汽车沿纵向平面分开成为1/2汽车模型。对车身质量由悬挂质量分配系数ε进行分配，当ε接近于1时，汽车前、后轴上方车身部分的集中质量的垂向运动是相互独立的，这样汽车的1/2模型就可以分解成汽车的1/4模型。 1. 单自由度系统 假设汽车等速直线行驶， 只考虑车身垂直方向一个自由度Z 悬架可简化成图2-1模型 方程：;2. 两自由度系统模型 a、考虑Z方向上的振动及绕Y轴的俯 仰运动，此为研究汽车点头时模型。 例如图,若车身质量M=1500kg,回转半径 =1.1m，L1=1.5m，L2=1.6m，Ks1=36kN/m，Ks2=39kN/m，试确定车辆质心的铅垂运动及绕质心的俯仰运动的主频率和主振型。